Modélisation de la formation des défauts de type porosité lors du soudage de matériaux métalliques par laser impulsionnel

Le procédé de soudage par laser impulsionnel permet d’assembler des pièces métalliques par une succession d’impacts, produisant chacun une fusion localisée de la matière. À la fin de l’impact laser, les phases de remplissage du capillaire et de solidification du métal liquide se succèdent. Des bulles de gaz emprisonnées dans le bain de soudage peuvent alors conduire à la formation de porosités. Afin d’améliorer notre compréhension du lien entre les propriétés thermophysiques des métaux et les risques de formation des défauts, un modèle numérique reliant les caractéristiques géométriques du bain fondu et la durée de remontée des bulles de gaz a été élaboré au sein du code COMSOL. Ce modèle se borne à représenter les phénomènes physiques après l’arrêt du faisceau laser, une fois le capillaire de soudage rempli. Le calcul prend en compte la remontée des bulles sous l’effet de la poussée d’Archimède, l’influence de la tension de surface, et l’avancée du front de solidification liée au refroidissement (calcul thermohydraulique couplé). Des calculs ont été menés pour deux matériaux, le tantale et l’alliage de titane TA6V, pour différentes tailles initiales de bulles.